CN104046370A - 一种提高油气产率和高效回收油气的装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种提高油气产率和高效回收油气的装置及工艺，装置包括依次连接的热解炉、高温除尘器、高效过滤器、高温风机和油气回收系统，所述高温除尘器的粗粉焦出口和高效过滤器的细粉焦出口分别通过阀门与粉焦利用系统连接，所述热解炉产生的高温荒煤气经高温除尘器初步除尘和高效过滤器深度除尘后经高温风机送入油气回收系统回收油气，高温荒煤气中过滤得到的粉焦送入粉焦利用系统；将高温风机位于热解除尘装置和油气回收系统之间，既保证了负压热解条件和煤气除尘需要，又作为油气回收系统的动力源，负压热解条件下，焦油收率高，品质好，同时满足油气回收的最佳工艺。

Description

一种提高油气产率和高效回收油气的装置及工艺

技术领域

本发明涉及煤炭热解及油气回收的装置及方法，尤其涉及一种提高油气产率和高效回收油气的装置及工艺。

背景技术

目前热解工艺主要以20～80mm的块状物料为原料，采用内热式直立炉热解工艺，焦油产率低，煤气品质不高。在煤炭加工转化领域中，占煤炭开采量70～80％的粉煤主要用于燃烧，能源转化效率低，造成能源的极大浪费。热解产品冷凝回收系统主要采用水洗工艺，不仅流程复杂，废水产量大，能耗和成本高，而且产物中油品收率低。

提高焦油收率的一个有效方法是降低热解压力。负压热解可以减少挥发分的扩散阻力，同时有效降低挥发分的二次裂解，提高焦油收率。但现有的负压热解工艺，提供负压的真空装置多数位于热解产物回收装置之后，对热解产品的有效回收带来较大的影响。一方面，提供负压的真空装置要有足够高的风压来保证热解装置的负压，但操作工艺的稳定性(如系统的温度、压力和流量)难以维持，另一方面较大的真空度会导致产品回收系统中的焦油产品未能充分冷凝，而随煤气一起被带出，同时冷凝下来的煤气在负压的推动下会再次被吸出，导致油气产品的率低，由于操作工艺的不稳定，热解煤气和焦油的品质难以保证。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种利用负压热解来提高热解油气产率和焦油收率的的装置及工艺。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种提高油气产率和高效回收油气的装置，包括依次连接的热解炉、高温除尘器、高效过滤器、高温风机和油气回收系统，所述高温除尘器的粗粉焦出口和高效过滤器的细粉焦出口分别通过阀门与粉焦利用系统连接，所述热解炉产生的高温荒煤气经高温除尘器初步除尘和高效过滤器深度除尘后经高温风机送入油气回收系统回收油气，高温荒煤气中过滤得到的粉焦送入粉焦利用系统。

所述的油气回收系统包括油洗塔、气液分离器和液固分离器；油洗塔进料口连接于高温风机的净化气出口，油洗塔顶部、中部和底部分别设有不凝气出口、中质油出口和重质油出口，油洗塔不凝气出口连接于气液分离器的进料口，气液分离器顶部和底部分别设有热解气出口和轻质油出口，气液分离器轻质油出口与油洗塔进料口连通，油洗塔重质油出口与液固分离器进料口连通，液固分离器上部和下部分别设有重油出口和粉渣出口。

所述的油气回收系统包括冷凝器、气液分离器、精馏塔和换热器；冷凝器进料口连接于高温风机的净化气出口，冷凝器顶部和底部分别设有低温甲醇进口和溶剂油出口，冷凝器不凝气出口连接于气液分离器的进气口，气液分离器上分别设有轻油出口和热解气出口，精馏塔进料口连接于冷凝器的溶剂油出口，精馏塔的循环溶剂出口连接换热器后与冷凝器的低温甲醇进口相连。

所述热解炉为流化床、气流床、夹带床或输送床。

所述的高温除尘器和高效过滤器下部均设有防止二次扬尘的滤板；油洗塔和精馏塔内部构件为陶瓷或金属制成的纤维状或片状高效规整填料。

所述的高温风机和油气回收系统之间安装有减压阀。

所述油洗塔的上、下部和精馏塔的下部均设有防止结焦和堵塞的模塑格栅或玻璃钢格栅。

一种提高油气产率和高效回收油气的工艺，自热解炉产生的高温荒煤气经高温除尘器初步除尘和高效过滤器深度除尘后，得到的除尘气体经高温风机送入油气回收系统回收油气，热解过程在由高温风机提供的负压状态下完成，高温风机为油气回收系统提供动力源，油气回收过程在正压状态下完成。

所述的油气回收系统包括油洗塔、气液分离器和液固分离器；经高温风机送出的除尘气体送入油洗塔分离出不凝气、中质油、重质油和粉渣，中质油排出，不凝气送入气液分离器和液固分离器；经高温风机送出的除尘气体送入油洗塔分离分离出轻油和热解气，分离出的轻油一部分作为产品排出，一部分轻油再次送入油洗塔中循环使用，重质油和粉渣送入液固分离器分离出重油和粉渣。

所述的油气回收系统包括冷凝器、气液分离器、精馏塔和换热器；经高温风机送出的除尘气体进入冷凝器，在冷凝器中气体与低温甲醇逆流接触换热，从冷凝器出来的溶剂油进入精馏塔分离出油品排出，从精馏塔出来的溶剂经换热器换热后与低温甲醇原料混合后再返回冷凝器循环使用；从冷凝器出来的不凝气送入气液分离器经进一步降温，分离出和热解气轻油作为产品排出。

本发明将高温风机位于热解除尘装置和油气回收系统之间，既保证了负压热解条件和煤气除尘需要，又作为油气回收系统的动力源，负压热解条件下，焦油收率高，品质好，满足油气回收的最佳工艺。另一优点，高温风机在于维持操作工艺的稳定性的同时，可灵活调节工艺参数；同时，在负压下，煤气中的可凝组分的凝点升高，只要保证煤气中的焦油和水分等不冷凝的前提下，经除尘器即可将煤气中的粉焦高效除去，满足风机对原料气的品质指标要求，除尘后的煤气经高温风机进入油气回收系统，最大限度的降低对风机的损坏，确保风机的性能和使用寿命。

附图说明

图1为本发明的工艺流程示意图；

图2为图1中油气回收系统方案1的流程示意图；

图3为图1中油气回收系统方案2的流程示意图；

图中：1-热解炉；2-荒煤气出口；3-高温除尘器；4-初级除尘气出口；5-高效过滤器；6-深度除尘气出口；7-粗粉焦出口；8-细粉焦出口；9-高温风机；10-净化气出口；11-油气回收系统；12-粉焦利用系统；V1，V2，V3，V4-动力阀；V5-减压阀；13-油洗塔；14-不凝气出口；15-中质油出口；16-气液分离器；17-热解气出口；18-轻质油出口；19-循环轻油；20-重质油出口；21-液固分离器；22-重油出口；23-粉渣出口；24-工艺水进口；25-冷凝器；27-溶剂油出口；29-低温甲醇进口；30-精馏塔；31-油品出口；32-循环溶剂出口；33-换热器；35-轻油出口；36-热解气出口；37-冷却循环溶剂出口。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的描述：

如图1所示，本发明的热解油气回收装置，包括热解炉1、高温除尘器3、高效过滤器5、高温风机9和油气回收系统11；热解炉1顶部的高温荒煤气出口2连接于高温除尘器3的荒煤气进气口，高温除尘器3的顶部和底部分别设有初级除尘气出口4和粗粉焦出口7，初级除尘气出口4连接于高效过滤器5的进气口，高效过滤器5的上部和底部分别设有深度除尘气出口6和细粉焦出口8，深度除尘气出口6连接于高温风机9的进气口，高温风机的净化气出气口10通过减压阀V5连接于油气回收系统11，粗粉焦出口7和细粉焦出口8分别通过阀门V1、V2和V3、V4连接于粉焦利用系统12。

如图2所示，油气回收系统11包括油洗塔13、气液分离器16和液固分离器21；油洗塔13的下部进料口连接于高温风机9的净化气出口10，油洗塔13的顶部和底部分别设置有不凝气出口14和重质油出口20，油洗塔13的中部设有中质油出口15，不凝气出口14连接于气液分离器16的进料口，气液分离器16的顶部和底部分别设有热解气出口17和轻油出口18，气液分离器16的上部与工艺水进口相连，轻油出口18部分连接于油洗塔上部的进料口，重质油出口20连接于液固分离器21的进料口，液固分离器21的上部和下部分别设有重油出口22和粉渣出口23。

本发明的提高油气产率和高效回收油气工艺，是自热解炉出来的高温荒煤气经高温除尘器初步除尘和高效过滤器深度除尘后，得到的除尘气体经减压阀减压后经高温风机进入油洗塔，煤气和轻油形成的不凝气从油洗塔顶部进入气液分离器；轻油和煤气经气液分离，从顶部和底部分别得到热解气和轻油，分离出的热解气进入后续传统的煤气深度脱焦油、脱水、脱硫等净化环节，分离出的轻油一部分作为产品排出，一部分轻质油再循环作为循环轻油19进入油洗塔中；从油洗塔侧线中质油出口15引出的中质油作为产品；重质油和粉渣从油洗塔底部出来，进入液固分离器，从液固分离器顶部分离出的重油作为产品，底部分理出粉渣。热解炉操作条件：原料粒径5～210μm；压力在-1600～-100pa(表压)；热解温度550℃～800℃；停留时间0.05～60s。油洗塔理论塔板6～50块，塔顶温度为36～95℃，塔底温度为150～331℃。气液分离器煤气出口温度为26～40℃。

热解炉和荒煤气中分离出来的高温粉焦可直接送入循环流化床锅炉燃烧，极大利用高温粉焦的余热和化学燃烧热，产生蒸汽，供热发电。

热解炉可以是流化床、气流床、夹带床或输送床中的一种。具有热解规模大，热解效率高的优势。为使焦油尽可能轻质化，可对原料煤，油页岩等燃料进行预处理。改变热解气氛可加入含氢物质，如加入生物质、废塑料等共热解、以合成气、焦炉煤气、甲烷、氢气等为活化气。

进一步，本发明提供另一种油气回收系统，具体技术如下：

如图3所示，油气回收系统11包括冷凝器25、气液分离器16、精馏塔30和换热器33。冷凝器25的进料口连接于深度除尘的净化气出口10，冷凝器25的顶部和底部分别设有低温甲醇进口29和溶剂油出口27，冷凝器25的上部设有不凝气出口连接于气液分离器的进气口，气液分离器16的顶部和底部分别设有工艺水进口24和轻油出口35，气液分离器16的上部设有热解气出口36，精馏塔30的进料口连接于溶剂油出口27，精馏塔30的上部和下部分别设有循环溶剂出口32和油品出口31，循环溶剂出口32连接于换热器33的进料口，换热器33的冷却循环溶剂出口37与低温甲醇混合后与冷凝器25的低温甲醇进口29相连。

油气回收系统装置操作工艺，是自高温风机出口的深度除尘气进入冷凝器，在冷凝器中气体与低温甲醇逆流接触换热后，经冷却后不凝气从冷凝器上部出来，溶剂油从冷凝器下部出来。从冷凝器出来的不凝气进入气液分离器，经进一步降温分离后，热解气从气液分离器上部出来进入后续传统的煤气深度脱焦油、脱水、脱硫等净化环节，轻油从气液分离器下部出来作为产品。从冷凝器下部出来的溶剂油进入精馏塔，从底部分离出油品，循环溶剂从精馏塔上部出来，经换热后与低温甲醇原料混合进入冷凝器，循环使用。

其中，冷凝器出口不凝气温度40～100℃，低温甲醇-50～-21℃，循环溶剂温度为40～60℃，热解气温度为26～40℃。本发明的高温除尘器和高效过滤器的下部均设有滤板，以防止负压下的二次扬尘。其中油洗塔和精馏塔的内部构件为陶瓷或金属制成的纤维状或片状高效规整填料；油洗塔的上、下部和精馏塔的下部均设有防止结焦和堵塞的模塑格栅或玻璃钢格栅。

本发明创新的在于：高温风机位于热解除尘装置和油气回收装置之间，既保证了负压热解条件和煤气除尘需要，又作为油气回收系统的动力源，满足油气回收的最佳工艺。高温风机的另一优点，在于维持操作工艺的稳定性的同时，可灵活调节工艺参数。负压热解条件下，焦油收率高，品质好。由于负压下，煤气中的可凝组分的凝点升高，只要保证煤气中的焦油和水分等不冷凝的前提下，经除尘器即可将煤气中的粉焦高效除去。除尘后的煤气经进入高温风机进入油气回收系统，以满足风机对原料气的品质指标要求，最大限度的降低对风机的损坏，确保风机的性能和使用寿命。由于除尘设备有一定的阻降，为保证油气回收系统的微正压或常压操作，在风机出口管道上安装减压阀，控制风机出口压力在1～1.5个大气压之间，保证油气回收系统在常压或微正压下操作。

实施例中所用的煤样的工业分析和元素分析列于表1。

表1

本发明根据原料种类、粒径以及操作工艺对热解产物的影响，原料粒径控制在5～210μm，原料在热解炉内的热解温度控制在550～800℃，压力在-1600～-100pa(表压)，热解停留时间0.05～10s。

如图1所示：红柳林煤经破碎、筛分出5～210μm的粉煤，在热解炉中经550～800℃热解后，荒煤气依次进入高温除尘器和金属过滤器，对荒煤气进行初步和深度除尘后，除去绝大部分粉尘。经除尘后的深度除尘煤气经高温风机进入油气回收系统。

下面结合实施例说明本发明的具体工艺：

实施例1：

5～210μm的粉煤在热解炉中于650℃，-1000pa(表压)，停留时间1s，完成热解后，从热解炉中出来的荒煤气温度600～650℃，经高温除尘器和金属过滤器后的除尘煤气，温度控制在500℃以上，经除尘后的煤气通过高温风机经减压阀减压后，得到的净化气出口压力0.03MPa(表压)，温度450℃，进入油气回收系统。

如图2所示，首先净化气从第19块理论板进入理论塔板数为46的油洗塔，塔顶温度和塔底温度分别为90℃和290℃，经油洗塔冷却分离，分离出重质油和不凝气和轻油，从油洗塔第10块理论塔板引出中质油，中质油占焦油产率的26％。不凝气进入气液分离器进行轻油和气体的分离，经气液分离后，工艺水温度21℃，煤气出口的温度为29℃，轻油占焦油收率的43％。油洗塔出来的重质油进入液固分离器，将重油中的残渣分离出来，重油占焦油产率的33％。热解产品的收率见表2。

实施例2

本发明提供的油气回收方法，按照与实施例1相同的流程对相同原料的煤进行热解和荒煤气除尘。如图3所示，不同的是油气回收系统不同。其中低温甲醇温度-31℃，冷凝器出口不凝气温度55℃，循环溶剂温度45℃，热解煤气温度为36℃。热解产物的收率见表2。

表2

由表2可以看出，本发明能显著提高焦油的收率，焦油高达11％而传统的内热式直立炉，焦油产率仅4～6％。且本发明煤气收率也有所提高，煤气中固体杂质的含量低，品质高。

本发明公开的提高油气产率和高效回收油气的装置及工艺，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变工艺参数、结构设计等环节实现。本发明的系统已通过具体实施方式进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的系统进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (10)

1.一种提高油气产率和高效回收油气的装置，其特征在于：包括依次连接的热解炉(1)、高温除尘器(3)、高效过滤器(5)、高温风机(9)和油气回收系统(11)，所述高温除尘器(3)的粗粉焦出口(7)和高效过滤器(5)的细粉焦出口(8)分别通过阀门与粉焦利用系统(12)连接，所述热解炉(1)产生的高温荒煤气经高温除尘器(3)初步除尘和高效过滤器(5)深度除尘后经高温风机(9)送入油气回收系统(11)回收油气，高温荒煤气中过滤得到的粉焦送入粉焦利用系统(12)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的油气回收系统(11)包括油洗塔(13)、气液分离器(16)和液固分离器(21)；油洗塔(13)进料口连接于高温风机(9)的净化气出口(10)，油洗塔(13)顶部、中部和底部分别设有不凝气出口(14)、中质油出口(15)和重质油出口(20)，油洗塔(13)不凝气出口(14)连接于气液分离器(16)的进料口，气液分离器(16)顶部和底部分别设有热解气出口(17)和轻质油出口(18)，气液分离器(16)轻质油出口(18)与油洗塔(13)进料口连通，油洗塔(13)重质油出口(20)与液固分离器(21)进料口连通，液固分离器(21)上部和下部分别设有重油出口(22)和粉渣出口(23)。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的油气回收系统(11)包括冷凝器(25)、气液分离器(16)、精馏塔(30)和换热器(33)；冷凝器(25)进料口连接于高温风机(9)的净化气出口(10)，冷凝器(25)顶部和底部分别设有低温甲醇进口(29)和溶剂油出口(27)，冷凝器(25)不凝气出口连接于气液分离器(16)的进气口，气液分离器(16)上分别设有轻油出口(35)和热解气出口(36)，精馏塔(30)进料口连接于冷凝器(25)的溶剂油出口(27)，精馏塔(30)的循环溶剂出口(32)连接换热器(33)后与冷凝器(25)的低温甲醇进口相连。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于：所述热解炉(1)为流化床、气流床、夹带床或输送床。

5.根据权利要求4所述装置，其特征在于：所述的高温除尘器(3)和高效过滤器(5)下部均设有防止二次扬尘的滤板；油洗塔(13)和精馏塔(30)内部构件为陶瓷或金属制成的纤维状或片状高效规整填料。

6.根据权利要求4所述装置，其特征在于：所述的高温风机(9)和油气回收系统(11)之间安装有减压阀。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述油洗塔(13)的上、下部和精馏塔(30)的下部均设有防止结焦和堵塞的模塑格栅或玻璃钢格栅。

8.一种基于权利要求1装置的提高油气产率和高效回收油气的工艺，其特征在于：自热解炉(1)产生的高温荒煤气经高温除尘器(3)初步除尘和高效过滤器(5)深度除尘后，得到的除尘气体经高温风机(9)送入油气回收系统(11)回收油气，热解过程在由高温风机(9)提供的负压状态下完成，高温风机(9)为油气回收系统提供动力源，油气回收过程在正压状态下完成。

9.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于：所述的油气回收系统(11)包括油洗塔(13)、气液分离器(16)和液固分离器(21)；经高温风机(9)送出的除尘气体送入油洗塔(13)分离出不凝气、中质油、重质油和粉渣，中质油排出，不凝气送入气液分离器(16)和液固分离器(21)；经高温风机(9)送出的除尘气体送入油洗塔(13)分离分离出轻油和热解气，分离出的轻油一部分作为产品排出，一部分轻油再次送入油洗塔(13)中循环使用，重质油和粉渣送入液固分离器分离出重油和粉渣。

10.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于：所述的油气回收系统(11)包括冷凝器(25)、气液分离器(16)、精馏塔(30)和换热器(33)；经高温风机(9)送出的除尘气体进入冷凝器(25)，在冷凝器(25)中气体与低温甲醇逆流接触换热，从冷凝器(25)出来的溶剂油进入精馏塔分离出油品排出，从精馏塔出来的溶剂经换热器(33)换热后与低温甲醇原料混合后再返回冷凝器(25)循环使用；从冷凝器(25)出来的不凝气送入气液分离器经进一步降温，分离出轻油和热解气作为产品排。